Prostorna akustika

Prostorna Prostorna akustikaakustika

Difuzori zvukaDifuzori zvuka

Dobar difuDobar difuzor treba da zor treba da obezbedi prostorno i obezbedi prostorno i

vremensko rasipanje zvučne vremensko rasipanje zvučne energijeenergije

Difuzija zvuka je veoma značajna u akustici jer sprečava pojavu jakih refleksija koje višestruko

smetaju.

Ona doprinosi utisku da zatvoreni prostor akustički izgleda (“zvuči” ) većim nego što je u stvavnosti.

U akustičkoj obradi prostorija difuzija je izvanredna alternativa apsorpciji zvuka; može se primeniti za smanjenje refleksija uz jednovremeno zadržavanje

“živosti” prostora (ne menjanje ambijenta)

Tipovi refleksijaTipovi refleksija

Zvučni talas i prepreka

• Kada zvučni talas pogodi neku prepreku deo energije se izgubi (apsorbuje ili prođe kroz prepreku) a deo se raspe ili reflektuje.

• Kada se zvučna energija raspe samo u jednom pravcu, pri čemu su upadni ugao i ugao refleksije isti, kažemo da se radi o

spekularnoj refleksiji.

• Kada se zvučna energija raspe uniformno u mnogo pravaca i pri tome je i vremenski rasuta kažemo da se radi o difuznoj refleksiji.

• Kod spekularne refleksije najveći deo energije je skoncentrisan u kratkom vremenskom intervalu dok je energija pri difuznoj

refleksiji raspoređena u dužem periodu vremena.

Poređenje efekata

apsorpcije, refleksije i

difuzije

Kako se ravna površina može modifikovati da rasipa zvuk u raznim pravcima a ne samo u

spekularnom pravcu?Tako da menja fazu i amplitudu reflektovanih talasa

Promena faze: reflektujuća površina promenljive dubine

Promena amplitude: reflektujuća površina sa reflektujućim i apsorbujućim zonama

Modifikacija ravne površine – difuzne refleksije

Promena faze reflektovanih talasa – uslov za difuzne refleksije

Promena amplitude reflektovanih talasa – uslov za

difuzne refleksije

Difuzori zvuka kroz vremeDifuzori zvuka kroz vreme

U starijim palatama i koncertnim dvoranama korišćeni su vajarski i reljefni radovi, različiti ornamenti i stubovi koji su (sa znanjem i namerom autora, ili bez njih) doprinosili pojačanom rasipanju zvuka i formiranju difuznog zvučnog polja.

• Difuzno zvučno polje je razultat refleksije zvučnih talasa od velikog broja veoma složenih

površina.

• Ove površine, iako često prekrasnog izgleda, imaju ograničeno, prostorno i frekvencijski, rasipanje zvuka, jer nisu akustički proračunate ili optimizirane kako je to danas moguće uraditi.

Potreba za difuzijom zvuka nije

nova

Lepo i funkcionalno, iako nije akustički

kvantifikovano i optimizirano kako je to

danas moguće

Mechanics Hall Worcester

Grosser Musikvereinssaal Wienna

• Mnoge dvorane i prostorije za muzička izvođenja imaju velike ravne površine kod kojih nastaju više

spekularne a manje difuzne refleksije zvuka.

• uobičajeno je da se ove površine “razbiju” različitm geometrijskim oblicima radi povećanja difuznosti

dvorane.

Gevandhaus Leipzig

Royal Festival Hall London

Berlin Philharmonie Berlin

Krajem dvadesetog veka, imamo povećan interes, pri gradnji koncertnih dvorana, soba

za slušanje, kontrolnih režija, studija, prostotija za vežbanje muzike i td., za

primenom površina koje efikasno rasipaju zvuk.

Schroeder-ovi difuzori 1D – sala za muzičke probe

Schroeder-ovi difuzori 1D – soba za slušanje

Schroeder-ovi difuzori 1D – soba za vežbanje

Schroeder-ovi difuzori 2D – režija 1

Schroeder-ovi difuzori 2D – režija 2

Schroeder-ovi difuzori 2D – režija 3

RPG optimizirani 1D difuzori – višenamenska sala (Ben Davis High School, Indianapolis USA)

RPG optimizirani 1D difuzori – sala za bioskop (Sinerama Seatle USA)

RPG optimizirani 2D difuzori – višenamenska sala (Whiteland High School, Clark Presant, USA)

Osnovni parametri Osnovni parametri difuzoradifuzora

Karakteristika usmerenosti - oblik raspodele zvučne energije na polukrugu ili polusferi koja obuhvata difuzor (daje se za svaki frekvencijski opseg i upadni ugao)

Koeficijent difuznosti d – mera uniformnosti reflektovane zvučne energije - pokazuje sličnost između polarne karakteristike rasute zvučne energije i uniformne raspodele

Koeficijent rasipanja s () – odnos rasute zvučne energije u ne spekularnim pravcima i ukupne reflektovane energije

Osnovni parametri difuzora

Rasipanje idealnog 1D difuzora

Rasipanje idealnog 2D difuzora

Karakteristike usmerenosti dva realna difuzora

Koeficijent difuznosti realnog difuzora i ravne plovršine iste veličine

specspec sE 111

1spec

rtot

specrtot

rtot

scatt

EEE

EEs

1rtotE

Koeficijent rasipanja s ( )

Koeficijent rasipanja realnog difuzora s ( )

Schroeder – ovi Schroeder – ovi difuzoridifuzori

Periodično raspoređen niz proreza (useka ili brazda) jednake širine W.

Dubine proreza su definisane slučajnim brojevima primenom matematičkih redova.

Princip konstrukcije difuzora

As an example, here are the depths for the popular N7 panel.

Well positionWell position

squaredWell position

squared mod 70 0 01 1 1

2 4 43 9 24 16 25 25 46 36 1

Pri definisanoj maksimalnoj dubini difuzora dn(max) = dmax imamo:

max

maxmin 2 d

cNsf

N=7 smax/N = 4/7=0,57; N=13 smax/N = 12/13=0,92

Miniimalna ili donja granična frekvencija radnog opsega difuzora

TWcf

2max

W – širina procepa (brazde) difuzora

T – debljina zida procepa koja se u praktičnoj realizaciji mora uzeti u obzir (T je obično .....).

Maksimalna ili gornja granična frekvencija radnog opsega difuzora

QRD 734 1DN=7,

60 cm x 60 cm x 23 cm

“Flutter free” 1DN=7

30 cm x 10 cm x 3 cm

N=7, 1D20 cm x 40 cm x 30cm

Nivo rasipanja Schroder-ovog (levo) difuzora i ravne površine (desno) iste

veličineJednaka energija u difrakcionim petljama

Višepojasni difuzori

Princip: difuzor u difuzoru, slično kao

višepojasni zvučnički sistem

Višepojasni difuzori

60 cm x 60 cm x 23 cm

DvodimenDvodimenzzionalni ionalni Schroeder – ovi Schroeder – ovi

difuzoridifuzori

12

34

56

78

S1

S2

S3

S4

S5S6

S7S8

0

1

2

3

4

5

6

2 D60 cm x 60 cm x 10

cm

2 D60 cm x 60 cm x 18

cmekspandirani polistiren

2 D60 cm x 60 cm x 10

cmekspandirani polistiren

Preporučuje se da slušalac treba da se nalazi najmanje tri talasne dužine udaljen od površina

koje rasipaju zvuk.

Difuzori u sobama za slušanje imaju donje granične frekvencije u opsegu od oko 300 – 500

Hz, što znači da radna udaljenost slušaoca od ovih površina treba da bude 3 m ili više.

Preporučeno rastojanje od difuzora

Prostorni dijagrami rasipanja pojedinih tipova

difuzora

Ravna površina

1 D difuzor

2 D difuzor

Optimizirane krive Optimizirane krive površine kao difuzoripovršine kao difuzori